(57)【要約】【課題】  螺旋状の弾性腕の弾性機能を安定させてばらつきを少なくし、且つ製造が容易なスパイラル接触子を提供する。【解決手段】  銅などの導電体で形成された弾性腕３が、基端４からほぼ螺旋終点法線Ｏθまで螺旋状に形成され、その先は急激に曲げられて先端５がほぼ中心点に位置している。弾性腕３において弾性変形できる領域を長く確保できるようになり、安定した弾性力を発揮できる。また螺旋状の弾性腕の間に空間が広く形成されているため、エッチング工程などによって製造しやすい。【選択図】図１
2006269148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端から先端に向かって延びる導電性の弾性腕を有し、平面で見たときに、前記弾性腕が、先端が基端よりも巻きの内側に位置する螺旋形状であるスパイラル接触子において、
弾性腕の各部分で幅寸法を二分する腕中心線をφ、弾性腕の先端の図芯をＯ、前記基端と前記図芯Ｏを通る第１の基準横断線をＸ０、前記図芯Ｏを通り第１の基準横断線Ｘ０と垂直な第２の基準横断線をＹ０、基端から弾性腕が延び出る側において第２の基準横断線Ｙ０に直交し且つ弾性腕の最外縁に接する第１の外接線をＸ１、第１の基準横断線Ｘ０を挟んで第１の外接線Ｘ１と逆側に位置し、第２の基準横断線Ｙ０に直交し且つ弾性腕の最外縁に接する第２の外接線をＸ２としたときに、
第１の基準横断線Ｘ０と第１の外接線Ｘ１との間に、弾性腕が２条存在し、第１の基準横断線Ｘ０と第２の外接線Ｘ２との間に、弾性腕が１条存在していることを特徴とするスパイラル接触子。
【請求項２】
第１の基準横断線Ｘ０と直交し且つ基端において腕中心線φに接する第１の中心接線をＹ１、第２の基準横断線Ｙ０を挟んで第１の中心接線Ｙ１と逆側に位置し、第１の基準横断線Ｘ０と直交し且つ最外周に位置する腕中心線φに接する第２の中心接線をＹ２としたときに、
第２の基準横断線Ｙ０と第１の中心接線Ｙ１との間に、弾性腕が２条存在し、第２の基準横断線Ｙ０と第２の中心接線Ｙ２との間に、弾性腕が実質的に１条存在している請求項２記載のスパイラル接触子。
【請求項３】
前記先端の図芯Ｏが、第１の外接線Ｘ１と第２の外接線Ｘ２とのほぼ中点に位置している請求項１または２記載のスパイラル接触子。
【請求項４】
前記先端の図芯Ｏが、第１の外接線Ｘ１と第２の外接線Ｘ２とのほぼ中点に位置し、且つ第１の中心接線Ｙ１と第２の中心接線Ｙ２のほぼ中点に位置している請求項２記載のスパイラル接触子。
【請求項５】
基端から先端に向かって延びる導電性の弾性腕を有し、平面で見たときに、前記弾性腕が、先端が基端よりも巻きの内側に位置する螺旋形状であるスパイラル接触子において、
弾性腕の各部分で幅寸法を二分する腕中心線をφ、弾性腕の先端の図芯をＯ、前記基端と前記図芯Ｏを通る第１の基準横断線をＸ０、前記図芯Ｏを通り第１の基準横断線Ｘ０と垂直な第２の基準横断線をＹ０、基端から弾性腕が延び出る側において第２の基準横断線Ｙ０に直交し且つ弾性腕の最外縁に接する第１の外接線をＸ１、第１の基準横断線Ｘ０を挟んで第１の外接線Ｘ１と逆側に位置し、第２の基準横断線Ｙ０に直交し且つ弾性腕の最外縁に接する第２の外接線をＸ２、第１の基準横断線Ｘ０と直交し且つ基端側で腕中心線φと接する第１の中心接線をＹ１、第２の基準横断線Ｙ０を挟んで第１の中心接線Ｙ１と逆側に位置し、第１の基準横断線Ｘ０と直交し且つ最外周に位置する腕中心線φと接する第２の中心接線をＹ２としたときに、
前記先端の図芯Ｏは、第１の外接線Ｘ１と第２の外接線Ｘ２とのほぼ中点に位置し、且つ第１の中心接線Ｙ１と第２の中心接線Ｙ２のほぼ中点に位置しており、基端から延びる前記腕中心線φは、図芯Ｏを曲率中心とし、且つ図芯Ｏからの半径Ｒθが、基端から先端に向かうにしたがって徐々に小さくなり、
前記先端から基端側への所定の範囲では、腕中心線φの曲率中心Ｏ１が前記図芯Ｏから離れて位置していることを特徴とするスパイラル接触子。
【請求項６】
前記曲率中心Ｏ１を中心とする腕中心線φの半径ｒは、図芯Ｏを中心とする腕中心線φの半径Ｒθよりも小さい請求項５記載のスパイラル接触子。
【請求項７】
弾性腕の断面係数Ｚが、基端から先端まであるいは基端から先端付近まで、徐々に小さくなり、断面係数Ｚの減少率がほぼ直線状に変化する請求項１ないし６のいずれかに記載のスパイラル接触子。
【請求項８】
図芯Ｏから基端までの前記腕中心線φの述べ長さをＬ０、図芯Ｏを始点とした腕中心線φ上の可変位置をｘとし、基端における弾性腕の断面係数をＺ０、前記可変位置ｘでの断面係数をＺｘとしたときに、弾性腕のほぼ全長において、（Ｚｘ／Ｚ０）＝（ｘ／Ｌ０）である請求項１ないし５のいずれかに記載のスパイラル接触子。
【請求項９】
図芯Ｏから基端までの前記腕中心線φの述べ長さをＬ０、図芯Ｏを始点とした腕中心線φ上の可変位置をｘとし、基端における弾性腕の断面係数をＺ０、前記可変位置ｘでの断面係数をＺｘとしたときに、弾性腕の前記半径ｒの部分を除く全長において、（Ｚｘ／Ｚ０）＝（ｘ／Ｌ０）である請求項６記載のスパイラル接触子。
【請求項１０】
無荷重状態で、基端を通る前記平面に対し先端が垂線方向に離れて位置している請求項１ないし９のいずれかに記載のスパイラル接触子。
【請求項１１】
第１の外接線Ｘ１と第２の外接線Ｘ２との距離が０．５ｍｍ以下である請求項１ないし１０のいずれかに記載のスパイラル接触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性の弾性腕が螺旋状に巻かれて形成されて弾性接点として機能するスパイラル接触子に係り、特に弾性腕のほぼ全長に弾性機能を発揮させることができ、対向する導電体に対する接触性が良好で且つ製造も容易なスパイラル接触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小寸法の弾性腕が螺旋状に形成されたスパイラル接触子は、例えば以下の特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の前記弾性腕は、エッチング工程などで形成されるものであり、弾性腕は平面内で螺旋状に形成されている。半導体デバイスなどに設けられた球状接続端子が弾性腕に接触して押圧されると、弾性腕が基板のスルーホール内に向けて弾性変形し、弾性腕がその弾性復元力により球状接続端子に弾圧されて、電気的な接続が形成されるというものである。
【特許文献１】特開２００２−１７５８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載のスパイラル接触子の螺旋形状は、外形の中心点に弾性腕が存在しておらず、中心点の周囲に弾性腕の先端部が位置している。このスパイラル接触子は、平面状に形成されるものであり、球状接続端子が押圧されたときに、弾性腕の先端部が球体表面に巻き付くように接触する。そのため、球状接続端子以外の例えば平面的な電極に対してスパイラル接触子を確実に接触させることは困難である。また、この種のスパイラル接触子を使用する場合には、弾性腕のエッジ部の最短部分を対向する電極などに摺動させながら接触させて、電極表面の酸化被膜などを除去しながら接触させることが好ましいが、特許文献１に記載のものでは弾性腕が球状接続端子に巻き付く状態で接触するため、酸化被膜などを除去する機能の点で最適ではない。
【０００４】
また、後に図５に示す比較例で説明するように、弾性腕を外形の中心点付近まで螺旋状に形成して、中心点付近に位置する弾性腕の先端部を対向する電極に接触させることも考えられる。しかし、狭い範囲内で弾性腕を多重に螺旋状に形成すると、弾性腕の密集度が高くなるために製造が困難になる。さらに、結果的に弾性機能を発揮できるのが、基端から少し先までの限られた部分になり、それよりも先端は実質的に剛体として機能するようになる。そのため、先端部の接触弾性力を高めることに限界が生じ、製品ごとに弾性力のばらつきが発生しやすくなる。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、電極に対して接触性が良く、弾性腕が十分に弾性機能を発揮でき、また製造が容易なスパイラル接触子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の本発明は、基端から先端に向かって延びる導電性の弾性腕を有し、平面で見たときに、前記弾性腕が、先端が基端よりも巻きの内側に位置する螺旋形状であるスパイラル接触子において、
弾性腕の各部分で幅寸法を二分する腕中心線をφ、弾性腕の先端の図芯をＯ、前記基端と前記図芯Ｏを通る第１の基準横断線をＸ０、前記図芯Ｏを通り第１の基準横断線Ｘ０と垂直な第２の基準横断線をＹ０、基端から弾性腕が延び出る側において第２の基準横断線Ｙ０に直交し且つ弾性腕の最外縁に接する第１の外接線をＸ１、第１の基準横断線Ｘ０を挟んで第１の外接線Ｘ１と逆側に位置し、第２の基準横断線Ｙ０に直交し且つ弾性腕の最外縁に接する第２の外接線をＸ２としたときに、
第１の基準横断線Ｘ０と第１の外接線Ｘ１との間に、弾性腕が２条存在し、第１の基準横断線Ｘ０と第２の外接線Ｘ２との間に、弾性腕が１条存在していることを特徴とするものである。
【０００７】
上記スパイラル接触子は、弾性腕の螺旋の巻き長さを１．２５周以下にすることが可能である。例えば１〜１．２５周だけ巻かれた後に、さらに急激に曲げられて先端部が外形のほぼ中心点に位置する構造とすることができる。したがって、先端部を対向する電極などに確実に接触させることができる。また弾性腕において実質的に弾性機能を発揮できる領域の比率を長くできるため、弾性力が安定し、弾性力のばらつきが生じにくくなる。さらに弾性腕の巻き数を最少にできるため、製造が容易である。
【０００８】
さらに本発明は、第１の基準横断線Ｘ０と直交し且つ基端において腕中心線φに接する第１の中心接線をＹ１、第２の基準横断線Ｙ０を挟んで第１の中心接線Ｙ１と逆側に位置し、第１の基準横断線Ｘ０と直交し且つ最外周に位置する腕中心線φに接する第２の中心接線をＹ２としたときに、
第２の基準横断線Ｙ０と第１の中心接線Ｙ１との間に、弾性腕が２条存在し、第２の基準横断線Ｙ０と第２の中心接線Ｙ２との間に、弾性腕が実質的に１条存在していることが好ましい。
【０００９】
また、前記先端の図芯Ｏが、第１の外接線Ｘ１と第２の外接線Ｘ２とのほぼ中点に位置していること、または前記先端の図芯Ｏが、第１の外接線Ｘ１と第２の外接線Ｘ２とのほぼ中点に位置し、且つ第１の中心接線Ｙ１と第２の中心接線Ｙ２のほぼ中点に位置していることが好ましい。
【００１０】
第２の本発明は、基端から先端に向かって延びる導電性の弾性腕を有し、平面で見たときに、前記弾性腕が、先端が基端よりも巻きの内側に位置する螺旋形状であるスパイラル接触子において、
弾性腕の各部分で幅寸法を二分する腕中心線をφ、弾性腕の先端の図芯をＯ、前記基端と前記図芯Ｏを通る第１の基準横断線をＸ０、前記図芯Ｏを通り第１の基準横断線Ｘ０と垂直な第２の基準横断線をＹ０、基端から弾性腕が延び出る側において第２の基準横断線Ｙ０に直交し且つ弾性腕の最外縁に接する第１の外接線をＸ１、第１の基準横断線Ｘ０を挟んで第１の外接線Ｘ１と逆側に位置し、第２の基準横断線Ｙ０に直交し且つ弾性腕の最外縁に接する第２の外接線をＸ２、第１の基準横断線Ｘ０と直交し且つ基端側で腕中心線φと接する第１の中心接線をＹ１、第２の基準横断線Ｙ０を挟んで第１の中心接線Ｙ１と逆側に位置し、第１の基準横断線Ｘ０と直交し且つ最外周に位置する腕中心線φと接する第２の中心接線をＹ２としたときに、
前記先端の図芯Ｏは、第１の外接線Ｘ１と第２の外接線Ｘ２とのほぼ中点に位置し、且つ第１の中心接線Ｙ１と第２の中心接線Ｙ２のほぼ中点に位置しており、基端から延びる前記腕中心線φは、図芯Ｏを曲率中心とし、且つ図芯Ｏからの半径Ｒθが、基端から先端に向かうにしたがって徐々に小さくなり、
前記先端から基端側への所定の範囲では、腕中心線φの曲率中心Ｏ１が前記図芯Ｏから離れて位置していることを特徴とするものである。
【００１１】
そして、前記曲率中心Ｏ１を中心とする腕中心線φの半径ｒは、図芯Ｏを中心とする腕中心線φの半径Ｒθよりも小さいことが好ましい。
【００１２】
本発明では、弾性腕の断面係数Ｚが、基端から先端まであるいは基端から先端付近まで、徐々に小さくなり、断面係数Ｚの減少率がほぼ直線状に変化することが好ましい。
【００１３】
さらに本発明は、図芯Ｏから基端までの前記腕中心線φの述べ長さをＬ０、図芯Ｏを始点とした腕中心線φ上の可変位置をｘとし、基端における弾性腕の断面係数をＺ０、前記可変位置ｘでの断面係数をＺｘとしたときに、弾性腕のほぼ全長において、（Ｚｘ／Ｚ０）＝（ｘ／Ｌ０）であるものとして構成できる。
【００１４】
上記のように設定すると、弾性腕の先端に荷重が作用したときに、弾性腕の表面に作用する曲げ応力を弾性腕のほぼ全長にわたって均一にでき、弾性腕は全長にわたって均一に変形できるようになる。そのため、荷重が作用しているときの疲労を低減でき、また製品ごとに均一な弾性力を発揮できるようになる。
【００１５】
または、図芯Ｏから基端までの前記腕中心線φの述べ長さをＬ０、図芯Ｏを始点とした腕中心線φ上の可変位置をｘとし、基端における弾性腕の断面係数をＺ０、前記可変位置ｘでの断面係数をＺｘとしたときに、弾性腕の前記半径ｒの部分を除く全長において、（Ｚｘ／Ｚ０）＝（ｘ／Ｌ０）であってもよい。
【００１６】
さらに本発明は、無荷重状態で、基端を通る前記平面に対し先端が垂線方向に離れて位置しているものとして構成できる。
【００１７】
上記の立体的な構造にすることにより、平面的な電極に対しても先端部を確実に接触させることができ、弾性腕が荷重を受けて変形するときに、先端部のエッジによって電極の表面被膜を除去する効果を発揮しやすい。
【００１８】
本発明は、 第１の外接線Ｘ１と第２の外接線Ｘ２との距離が０．５ｍｍ以下であるものにおいて有効である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、最少の巻き数でスパイラル接触子を構成することができ、且つ弾性腕の先端部を対向する電極などに接触させやすくなる。さらに弾性腕において弾性機能を発揮できる長さの比率を長く確保でき、全体として安定した弾性力を発揮でき、製品ごとの弾性力のばらつきも発生しにくくなる。また螺旋形状が最少の巻き数であるため、製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の実施の形態のスパイラル接触子１を示す拡大平面図、図２はスパイラル接触子１の側面図である。
【００２１】
スパイラル接触子１は、エッチング法またはメッキ法により形成されるものである。エッチング法では、薄い板状の銅膜をエッチングすることにより図１に示す形状が形成され、さらにその表面に、ニッケルやニッケル−リンなどの補強メッキが施される。または、銅とニッケルとの積層体や、銅とニッケル−リンとの積層体で形成することもできる。この構造では、主にニッケルまたはニッケル−リンが弾性機能を発揮し、銅が比抵抗を低下させるように機能する。
【００２２】
または、スパイラル接触子１を、銅層をメッキすることで形成でき、あるいは銅とニッケルとを連続メッキで積層して成膜し、または銅とニッケル−リンを連続メッキで積層して成膜することで形成することができる。
【００２３】
図１に示すようにスパイラル接触子１は、所定の膜厚で平面的な形状のマウント部２と、このマウント部２から延び出る弾性腕３とが一体に形成されている。弾性腕３は、前記マウント部２との境界部が基端４であり、先端５は螺旋パターンのほぼ中心点に位置している。図１には、弾性腕３の腕中心線をφで示している。この腕中心線φは、弾性腕３の各位置において弾性腕３の幅寸法を二分する点を結んだ連続線であり、この腕中心線φも螺旋形状である。
【００２４】
図１では、弾性腕３の先端５の図芯をＯで示している。本明細書での図芯Ｏとは、先端５において弾性腕３の周縁から等距離にある点を意味している。あるいは、図芯Ｏは、弾性腕３の先端５の所定長さ部分における平面形状の重心を意味している。
【００２５】
図２は、スパイラル接触子１およびこれを支持する基板１０を示している。基板１０はスルーホール１１を有しており、このスルーホール１１の内周面に壁面導電体１２が設けられてる。基板１０の表面には壁面導電体１２と導通する表面電極部１３が形成され、基板１０の裏面には壁面導電体１２と導通する背面電極部１４が形成されている。
【００２６】
前記マウント部２はそのほぼ全域が表面電極部１３に導電性接着剤などを介して接着固定されている。図２では、マウント部２の下面（マウント部２と表面電極部１３との境界面）を基準平面Ｈとし、前記図芯Ｏを通る基準平面の垂線をＶで示している。垂線Ｖはスルーホール１１のほぼ中心に位置している。弾性腕３は、先端５が基準平面Ｈから垂直方向へ離れる立体形状となっている。この立体形状は、弾性腕３が形成された後に、先端５を押し上げた状態で所定時間加熱し内部応力を緩和することにより実現できる。あるいは、弾性腕３をメッキ法などで予め立体的に成形することも可能である。
【００２７】
基板１０の表面には、前記スパイラル接触子１が多数マトリックス状に配置されている。隣り合うスパイラル接触子１の配列ピッチは、例えば３０〜５００μｍの範囲であり、弾性腕３の外周縁の輪郭直径の最大値は、０．５ｍｍ以下であり、例えば２０〜４００μｍ程度である。
【００２８】
前記のようにマウント部２は平面状態を維持して固定されており、弾性腕３は、基端４から自由状態となる。基端４と図芯Ｏを通る仮想線を第１の基準横断線Ｘ０とし、図芯Ｏを通り第１の基準横断線Ｘ０と直交する仮想線を第２の基準横断線Ｙ０とする。図１の平面で見たときに、弾性腕３は基端４を巻き始端として腕中心線φの曲率半径Ｒθが先端５に向かうにしたがって徐々に小さくなる螺旋軌跡に巻かれた形状である。この螺旋軌跡は、基端４から螺旋終点法線Ｏθまで約１〜１．２５周（３６０〜４５０度）だけ巻かれ、さらに好ましくは、１．１〜１．２周（３９６〜４３２度）だけ巻かれている。図１の実施の形態では、弾性腕３は基端４から螺旋終点法線Ｏθまで約４００度巻かれている。
【００２９】
基端４から螺旋終点法線Ｏθまでは、腕中心線φの曲率中心が、前記図芯Ｏまたはその近傍に位置しており、腕中心線φの曲率半径Ｒθは、基端４から螺旋終点法線Ｏθに向かって徐々に短くなっている。
【００３０】
前記螺旋終点法線Ｏθから先端５の図芯Ｏまでの先部６では、腕中心線φが急激に曲げられて、図芯Ｏが弾性腕３の螺旋のほぼ中点に至っている。この先部６では、腕中心線φの曲率半径ｒが、基端４から前記螺旋終点法線Ｏθまでの曲率半径Ｒθよりも極端に短くなっており第１の基準横断線Ｘ０と内側の腕中心線φとの交点７における曲率半径Ｒθに対して前記半径ｒが２／３以下で、さらに好ましくは１／２以下である。さらに、半径ｒの曲率中心Ｏ１は、図芯Ｏから外れる位置に設定されている。曲率中心Ｏ１は、ほぼ螺旋終点法線Ｏθ上に位置している。また、弾性腕３の両周縁のうち巻きの中心側を内縁３ａ、これと逆側を外縁３ｂとしたときに、螺旋終点法線Ｏθから図芯Ｏまでの間では、弾性腕３の内縁３ａが、前記曲率中心Ｏ１に対してほぼ一定の半径ｒ１の円弧となるように形成されている。
【００３１】
螺旋形状を上記のように設定した結果、弾性腕３のパターン形状は次のようになる。
第１の基準横断線Ｘ０よりも、基端４から弾性腕３が延び出る側において、第２の基準横断線Ｙ０と弾性腕３の最も外側に位置する外縁３ｂとの交点を通り且つ外縁３ｂと接し、且つ第２の基準横断線Ｙ０と直交する仮想線を第１の外接線Ｘ１とする。第１の基準横断線Ｘ０を挟んで第１の外接線Ｘ１と逆の側において、第２の基準横断線Ｙ０と弾性腕３の最も外側に位置する外縁３ｂとの交点を通り且つ外縁３ｂと接し、且つ第２の基準横断線Ｙ０と直交する仮想線を第２の外接線Ｘ２とする。図１に示すように、第１の基準横断線Ｘ０と第１の外接線Ｘ１との間には、弾性腕３が２条存在しているが、第１の基準横断線Ｘ０と第２の外接線Ｘ２との間には、弾性腕３が１条のみ存在している。
【００３２】
次に、第１の基準横断線Ｘ０と基端４における腕中心線φとの交点を通り且つ腕中心線φと接し、さらに第１の基準横断線Ｘ０と直交する第１の中心接線をＹ１とし、第２の基準横断線Ｙ０を挟んで第１の中心接線Ｙ１と逆側に位置し、第１の基準横断線Ｘ０と最外周に位置する腕中心線φとの交点を通り且つ腕中心線φと接し、さらに第１の基準横断線Ｘ０と直交する第２の中心接線をＹ２とする。図１に示すように、第２の基準横断線Ｙ０と第１の中心接線Ｙ１との間には、弾性腕３が２条存在するが、第２の基準横断線Ｙ０と第２の中心接線Ｙ２との間には、弾性腕３（先部６を除く弾性腕３の部分）が実質的に１条のみ存在している。
【００３３】
このスパイラル接触子１では、弾性腕３のうちの実質的に弾性機能を発揮できる領域が、基端４から螺旋終点法線Ｏθまでの範囲であり、さらに好ましくは第２の基準横断線Ｙ０と腕中心線φとの交点８付近まで実質的に弾性機能を発揮することができる。基端４から図芯Ｏまでの腕中心線φの延べ長さ（直線に伸ばした状態での長さ）をＬ０とすると、弾性機能を発揮できる領域が、７０％以上あるいは８０％以上であり、さらには９０％以上とすることが可能である。
【００３４】
弾性腕３が基端４から螺旋終点法線Ｏθまで、さらには基端４から図芯Ｏ付近まで弾性機能を発揮し、図芯Ｏに作用する荷重Ｗに対して弾性変形できるようにするために、弾性腕３の断面形状が次のように設定されている。
【００３５】
弾性腕３は、基端４から螺旋終点法線Ｏθまでの延べ長さ、さらには基端４から図芯Ｏ付近まで述べ長さが短く、しかも図芯Ｏを中心とした曲率半径Ｒθが弾性腕３の幅寸法に比べて大きくなっている。また、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、弾性腕３の断面形状は幅寸法が厚み寸法よりも大きくなっている。さらに図芯Ｏの垂線Ｖ方向の変位量は、螺旋の外形寸法（第１の外接線Ｘ１と第２の外接線Ｘ２との間隔寸法）よりも小さい。そのため、図２に示すように上方から図芯Ｏに対して下向きの集中荷重Ｗが作用したときの弾性腕３の弾性機能は、ねじれ変形を無視でき、腕中心線φに沿う方向での曲げ変形として近似することができる。
【００３６】
すなわち、図３に示すように、弾性腕３の弾性機能を、腕中心線φが直線上に延び基端４が固定された片持ち梁に近似させることが可能である。図３に示すように、図芯Ｏから腕中心線φに沿って基端４に向かう可変距離および可変位置の座標をｘとし、位置ｘにおける弾性腕３の断面係数をＺｘとし、基端４における弾性腕３の断面係数をＺ０とする。位置ｘにおける弾性腕３の表裏面での応力は、作用モーメントがＷ・ｘであるから、（Ｗ・ｘ／Ｚｘ）である。基端４における弾性腕の表裏面での応力は、作用モーメントがＷ・Ｌ０であるから、（Ｗ・Ｌ０／Ｚ０）である。可変位置ｘでの表面応力が基端４での表面応力と等しければ、図芯Ｏに集中荷重Ｗが作用したときに、弾性腕３の基端４から図芯Ｏまでの範囲で曲げが発生するようになる。そのための条件は、（Ｗ・ｘ／Ｚｘ）＝（Ｗ・Ｌ０／Ｚ０）、すなわち、（Ｚｘ／Ｚ０）＝（ｘ／Ｌ０）である。なお、本発明は前記左辺と右辺が完全に等しいことが好ましいが、左辺と右辺がほぼ等しく、その結果、荷重Ｗが与えられたときに、基端４からほぼ螺旋終点法線Ｏθまでの全範囲で弾性腕３が変形できればよい。
【００３７】
さらには、前記等式が成立しない場合においても、弾性腕３の断面係数Ｚが、基端４から先端５まであるいは基端４からほぼ螺旋終点法線Ｏθまで、徐々に小さくなり、その断面係数Ｚの減少率がほぼ直線状に変化するものであれば、荷重Ｗが与えられたときに、基端４からほぼ螺旋終点法線Ｏθまでの全範囲で弾性腕３が変形できるものとして構成できる。
【００３８】
弾性腕３の断面係数を前記等式を満足しまたはほぼ満足するように形成することにより、荷重Ｗが作用したときに、弾性腕３はそのほぼ全長が変形できるようになる。ただし前述のように、図芯Ｏ付近である先部６では、弾性腕３が半径ｒ、ｒ１となるように急激に曲げられているためこの部分はほぼ剛体として機能しやすい。しかし少なくとも基端４から螺旋終点法線Ｏθの範囲で弾性腕３が変形できるようになる。
【００３９】
これは、平面形状に形成された弾性腕３を図２に示す立体形状に形成する際も同じである。図２に示す立体形状にするためには、エッチング法などにより弾性腕３が平面的に形成された後に、図芯Ｏを垂線Ｖに沿って下から突き上げ、その状態で所定時間加熱して応力を緩和させる。この工程において、図芯Ｏに下から荷重を与えたときに、少なくとも基端４から螺旋終点法線Ｏθの範囲で弾性腕３が変形できるため、応力緩和後には、図２に示すように、弾性腕３のほぼ全長が立体的に変形し、その結果、図芯Ｏおよびその周辺が、基準平面Ｈから最も高い位置となるように立体化することが可能である。
【００４０】
次に、弾性腕３の断面形状の例を図４（Ａ）（Ｂ）に示す。弾性腕３の断面形状は図４（Ａ）に示す長方形に形成される。あるいは、スパイラル接触子１がエッチング法で形成される場合、弾性腕３の内縁３ａおよび外縁３ｂに傾斜面が形成されるため、弾性腕３の断面形状が、図４（Ｂ）に示すようにほぼ台形となる。
【００４１】
図４（Ａ）に示すように、弾性腕３の断面が長方形の場合、幅寸法をｂ、厚み寸法をｈとすると（ｈ＜ｂ）、弾性腕の断面係数は（ｂ・ｈ２／６）である。ｂを距離ｘに応じて変化する変数とし、基端４における弾性腕の幅寸法を定数ｂ０とすると、前記等式（Ｚｘ／Ｚ０）＝（ｘ／Ｌ０）の（Ｚｘ／Ｚ０）は、（ｂ・ｈ２／６）／（ｂ０・ｈ２／６）である。ここで、弾性腕３の厚み寸法ｈを全長において一定にすると、（Ｚｘ／Ｚ０）＝（ｂ／ｂ０）である。よって、（ｂ／ｂ０）＝（ｘ／Ｌ０）を満たすように、距離ｘに応じて幅寸法ｂを変化させれば、少なくとも基端４から螺旋終点法線Ｏθの範囲で弾性腕３が変形できるようになる。厚みｈが一定の場合、（ｂ／ｂ０）＝（ｘ／Ｌ０）を満足させるためには、幅寸法ｂを基端４から図芯Ｏに向けてあるいは螺旋終点法線Ｏθに向けて直線的に減少させればよい。すなわち、弾性腕３の断面積を、基端４から図芯Ｏに向けてあるいは螺旋終点法線Ｏθに向けて直線的に減少させればよい。
【００４２】
図４（Ｂ）に示すように、弾性腕３の断面が台形の場合、上面の幅寸法をＢ、下面の幅寸法を（Ｂ＋Ｂ１）、厚み寸法をｈとすると（ｈ＜Ｂ）、弾性腕３の断面係数は（６Ｂ２＋６Ｂ・Ｂ１＋Ｂ１２）・ｈ２／１２（３Ｂ＋Ｂ１）である。
【００４３】
弾性腕３は厚みｈが一定であり、またエッチングによる内縁３ａと外縁３ｂの傾斜幅（１／Ｂ１）も弾性腕３の全長においてほぼ均一であるから、Ｂ１も定数である。そしてＢのみが可変距離ｘに応じて変化する変数である。基端４における弾性腕の上面の幅寸法をＢ０とすると、（Ｚｘ／Ｚ０）は、｛（６Ｂ２＋６Ｂ・Ｂ１＋Ｂ１２）（３Ｂ０＋Ｂ１）｝／｛（６Ｂ０２＋６Ｂ０・Ｂ１＋Ｂ１２）（３Ｂ＋Ｂ１）｝である。前記式が（ｘ／Ｌ０）と等しくなるように、距離ｘに応じて上面の幅寸法Ｂを変化させれば、少なくとも基端４から螺旋終点法線Ｏθの範囲で弾性腕３が変形できるようになる。
【００４４】
なお、上面の幅寸法Ｂに比べてＢ１が小さいときには、弾性腕３の断面をほぼ長方形に等価させることができ、この場合の条件は、図４（Ａ）に基づいて説明したのと同じである。
【００４５】
図１と図２に示すように、前記実施の形態のスパイラル接触子１では、基端４から螺旋終点法線Ｏθの巻き周長が短く、基端４から螺旋終点法線Ｏθまでは曲率半径Ｒθにより螺旋形状とされているため、基端４から螺旋終点法線Ｏθまでにおいて、弾性腕３の幅寸法を連続的に徐々に減少させることにより、少なくとも基端４から螺旋終点法線Ｏθまでにおいて弾性変形可能である。
【００４６】
よって、図２に示す立体形状では、図芯Ｏを基準平面Ｈから最も高い位置に設定できる。このスパイラル接触子１には、球状の電極や円錐形状の電極に押し付けることもできるが、平面的な電極が押し付けられたときでも弾性変形して確実な導通を図ることが可能である。いずれにせよ、図芯Ｏの部分が先に電極に当たるようになり、さらに電極が押し付けられると、弾性腕３の先端５のエッジが電極表面を摺動して電極表面の酸化膜などの被膜が除去されるため、弾性腕３と電極とを確実に導通させることができる。
【００４７】
しかも、弾性腕３は基端４から長い範囲で弾性力を発揮でき且つ弾性変形できるため、弾性力が安定し、弾性力のばらつきも生じにくくなる。さらに弾性腕３のほぼ全体に応力が分散するので、繰り返しの使用などにおいて疲労が残りにくい。さらに、図１に示すように、弾性腕３の螺旋の巻き角度が短いため、第１の基準横断線Ｘ０と第１の外接線Ｘ２との間、および第２の基準横断線Ｘ０と第２の中心接線Ｙ２との間に広い空間が形成されている。そのため、エッチング工程において導電性材料を除去する領域が広くなり、製造が容易となる。
【００４８】
図５は、図１の実施の形態との対比するための比較例を示している。比較例のスパイラル接触子１０１は、周囲にマウント部１０２が設けられ中央部に螺旋状の弾性腕１０３が設けられている。螺旋状の弾性腕１０３は、先端１０５がほぼ螺旋の中心に位置している。しかしながら、弾性腕１０３は、基端１０４から先端１０５まで、１．５周（５４０度）以上巻かれた形状である。そのため、弾性腕の縁間の空間が狭く、エッチング工程などにおいて製造しにくい。
【００４９】
また基端１０４から先端１０５までの周長が長く、弾性腕３の基端１０４から先端１０５に向かう幅寸法の変化率も小さいため、先端１０５に垂直方向の荷重を与えたときに、基端１０４からほぼ１周分までは弾性変形できるが、それよりも先の部分は実質的に剛体として機能し、弾性変形しにくくなっている。そのため、弾性腕１０３の弾性力が安定せず、ばらつきが生じやすくなる。また立体的に変形させるときに、基端１０４およびその周囲が一緒に持ち上げられ、必ずしも先端１０５が最上点に位置しにくくなる。
【００５０】
図１と図２に示す実施の形態スパイラル接触子１は、図５に示す比較例の問題点をほとんど解消できるものとなる。
【００５１】
なお、前記実施の形態のスパイラル接触子１は図２に示すように立体形状とされているが、本発明のスパイラル接触子は、弾性腕３が平面内で螺旋状に形成されているものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態のスパイラル接触子の拡大平面図、
【図２】実施の形態のスパイラル接触子の側面図、
【図３】弾性腕の弾性機能の説明図、
【図４】（Ａ）（Ｂ）は、弾性腕の断面形状の例を示す説明図、
【図５】比較例のスパイラル接触子を示す拡大平面図、
【符号の説明】
【００５３】
１  スパイラル接触子、
２  マウント部
３  弾性腕
４  基端
５  先端
６  先部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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